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Vortrag LHC+ATLAS/CMS 20.07.2006 20.07.2006 Im Rahmen der Vorlesung Detektoren in der Elementar- teilchenphysik Im Rahmen der Vorlesung Detektoren in der.

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1 Vortrag LHC+ATLAS/CMS Im Rahmen der Vorlesung Detektoren in der Elementar- teilchenphysik Im Rahmen der Vorlesung Detektoren in der Elementar- teilchenphysik Gordon Fischer und Michael Volkmann Gordon Fischer und Michael Volkmann

2 Überblick A: Motivation: Higgs Boson und SUSY A: Motivation: Higgs Boson und SUSY B: Large Hadron Collider (LHC) B: Large Hadron Collider (LHC) C: Experiment 1: ATLAS C: Experiment 1: ATLAS D: Experiment 2: CMS D: Experiment 2: CMS

3 HIGGS-Teilchen Die Teilchen in den 3 Familien unterscheiden sich nur in ihrer Masse. Schöne Symmetrie, wenn alle Teilchen keine Masse hätten. Warum haben die Teilchen Masse? Antwort der Theoretiker: Higgs-Teilchen „gibt“ allen Teilchen Masse Wie kann man das verstehen???? Masse  Trägheit Der britische Wissenschaftsminister wollte das auch verstehen, bevor er das Geld für den „Large Hadron Collider“ locker macht ……..

4 Physikalische Prozesse zur Higgserzeugung Vielzahl von Erzeugungsmöglichkeiten Higgs koppelt an alle massiven Teilchen Häufigkeit stark von Masse des Higgs abhängig (unbekannt) Häufigster Prozess nicht der beste Wichtig: Trennung von Untergrund muss möglich sein

5 Zerfallskanäle des Higgsbosons in Abhängigkeit seiner MasseZerfallskanäle des Higgsbosons in Abhängigkeit seiner Masse

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7 Goldene Kanäle zur Higgssuche Ab 150 GeV entstehen geladene Leptonen Ab 150 GeV entstehen geladene Leptonen Daher: em. Kalorimeter und Myonsystem wichtig! Daher: em. Kalorimeter und Myonsystem wichtig!

8 electron selectron quark squark photon photino vereinigt Bosonen mit Fermionen Kraft mit Materie FermionBosonBosonFermion

9 vereinigt Kräfte und … m Pl M X ~ GeV  p ~ a M X ~ GeV  p ~ a ein Vereinigungs-Punkt bei M X = 2·10 16 GeV ! Proton-Lebensdauer > exptl. Grenze leichtestes SUSY-Teilchen Dunkle Materie im Universum ! beseitigt mathemat. Inkonsistenzen in der Theorie

10 1.Der LHC Beschleuniger 27 km langer Ringbeschleuniger am CERN (früher LEP) 27 km langer Ringbeschleuniger am CERN (früher LEP) Schwerpunktsenergie 14 TeV Schwerpunktsenergie 14 TeV Kosten: 2,9 Mrd € Kosten: 2,9 Mrd € 4 große Experimente: 4 große Experimente: ATLAS ATLAS CMS CMS LHCB LHCB ALICE ALICE

11 Der Large Hadron Collider (LHC) Ist ein 27 km langer Kollisionsring, der sich in einem 27 km langen Tunnel 100 m unter der Erde bei Genf (CERN) befindet.

12 Hier ist er ….

13 Einige Daten (am Kollisionspunkt)

14 Schematischer Überblick pp-Collider mit separaten Magnetfeldern und Vakuumkammern pp-Collider mit separaten Magnetfeldern und Vakuumkammern beide Strahlen teilen sich ca. 130m langes Rohr um die Wechselwirkungszone beide Strahlen teilen sich ca. 130m langes Rohr um die Wechselwirkungszone

15 Die Luminosität

16 Der Atlas Detektor A Toroidal LHC AparatuS Startet wie LHC Ende 2007 Startet wie LHC Ende 2007 Laufzeit ca. 15 Jahre Laufzeit ca. 15 Jahre Durchmesser: 22m, Länge 46m Durchmesser: 22m, Länge 46m Masse 7000t Masse 7000t 80m unter der Erde 80m unter der Erde Hauptziel: Higgs, Susy … Hauptziel: Higgs, Susy … Kosten € Kosten € 1. Durchbruch 1. Durchbruch im Experiment  im Experiment 

17 ATLAS Inhalt Designkriterien Designkriterien Inner-Detector Inner-Detector Kalorimeter Kalorimeter Magnetsysteme Magnetsysteme Myonspektrometer Myonspektrometer Trigger Trigger Events Events

18 ATLAS Video

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20 Design Kriterien Hohe Präzision bei „primary and secondary Vertex resolution“ Hohe Präzision bei „primary and secondary Vertex resolution“ Hohe Auflösung bei Transversalimpulsmessung von Leptonen Hohe Auflösung bei Transversalimpulsmessung von Leptonen Tau-Lepton Erkennung Tau-Lepton Erkennung Schwere Quarks Schwere Quarks EM Kalorimetrie für Elektron/Photon mit hoher E-Auflösung EM Kalorimetrie für Elektron/Photon mit hoher E-Auflösung Had. Kalorimetrie mit hoher E-Auflösung und auch für fehlende E. Had. Kalorimetrie mit hoher E-Auflösung und auch für fehlende E. Eff. Myon-Impulsmessung mit Zeitauflös. < kleiner als LHC BC-Rate Eff. Myon-Impulsmessung mit Zeitauflös. < kleiner als LHC BC-Rate Hohe Akzeptanz der Pseudo-Rapidität (detektorabhängig) Hohe Akzeptanz der Pseudo-Rapidität (detektorabhängig) Triggering und präzise Messung für Teilchen mit kleinem Transversalimpuls (~20GeV/c²) hoffentlich möglich Triggering und präzise Messung für Teilchen mit kleinem Transversalimpuls (~20GeV/c²) hoffentlich möglich

21 Innerer Detektor Pixel Detektor Pixel Detektor Semi-Conductor Tracker (SCT) Semi-Conductor Tracker (SCT) Transition Radiation Tracker (TRT) Transition Radiation Tracker (TRT) Umgeben von supraleitendem Central Solenoid Magnetsystem mit B=2T Umgeben von supraleitendem Central Solenoid Magnetsystem mit B=2T

22 Der Pixeldetektor 3 Zylinder von jeweils 4cm, 10cm, 13cm Radius 3 Zylinder von jeweils 4cm, 10cm, 13cm Radius 5 Scheiben mit Radien von 11 bis 20cm auf jeder Seite 5 Scheiben mit Radien von 11 bis 20cm auf jeder Seite Pixel: 50μm x 300μm Pixel: 50μm x 300μm 10 8 Kanäle 10 8 Kanäle Bestmögliche Nähe zum WW-Punkt Bestmögliche Nähe zum WW-Punkt

23 Semi-Conductor Tracker (SCT) 8 je um 40μrad verdrehte Lagen von Si-Streifen 8 je um 40μrad verdrehte Lagen von Si-Streifen Spurmessung mit Auflösung von 16μm transversal und 580μm in Strahlrichtung Spurmessung mit Auflösung von 16μm transversal und 580μm in Strahlrichtung Vorwärtsrichtung zusätzlich 9 doppelte Scheiben mit gleich guter Auflösung in rΦ Vorwärtsrichtung zusätzlich 9 doppelte Scheiben mit gleich guter Auflösung in rΦ  Impulsmessung und Vertexposition  Impulsmessung und Vertexposition

24 Transition Radiation Tracker (TRT) „straw“-Detektor „straw“-Detektor Xenon gefüllt dünne Driftröhren Xenon gefüllt dünne Driftröhren Dazwischen Radiatorfolien (Übergangsstrahlung wird erzeugt) Dazwischen Radiatorfolien (Übergangsstrahlung wird erzeugt) 36 weitere Spurpunkte mit Auflösung 170μm 36 weitere Spurpunkte mit Auflösung 170μm

25 Radiator Röhrchen Radiator Röhrchen

26 Kalorimetersystem EM „Akkordeon“ Kalorimeter EM „Akkordeon“ Kalorimeter Hadronisches Platten-Kalorimeter Hadronisches Platten-Kalorimeter Hadronic LAr End Cap Calorimeters (HEC) Hadronic LAr End Cap Calorimeters (HEC) Forward LAr Calorimeters (FCAL) Forward LAr Calorimeters (FCAL)

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28 EM „Akkordeon“ Kalorimeter Pseudo-Rapidität: η= - ln { tan(θ/2) } Blei – Liquid Argon Kalorimeter 24 Strahlungslängen im Mittelteil und 26 StL. „End Cap“ Teilchen durchlaufen vorher 2.3 StL. bei η= Kanäle

29 Hadronisches Platten-Kalorimeter |η| < 1,6 14mm dicke Eisenplatten als Absorber 3mm dicke Szintillatorplatten aus Polystyrol mit Zusatzstoffen C18H14 (1,5%), C24H16N2O2 (0,04%) (beide λ-Schieber) Zylinder mit Innen-/Außenradius von 2,28m / 4,25m 1 mittlerer Zylinder mit Länge 5,64m und 2 anschließende Zylinder von 2,65m Länge (dazwischen 68cm Lücke für Auslese usw.) Jeder Zylinder  64 unabhängige Azimuthal-Module Alle 3 Zylinder sind unterteilt in 3 Lagen mit 1,4λ 4,0λ 1,8λ bei η=0 (λ ist die hadronische WW-Länge)

30 Hadronisches End Cap LAr Kal. (HEC) 2 unabhängige Scheiben konzentrisch um das Strahlrohr mit Außenradius 2,03m |η| < 3,2 (in EM-Kal. Kühlung integriert) Nahe Scheiben: 25mm Cu-Platten 2 äußere Scheiben 50mm Cu-Platten Jede Scheibe besteht aus 32 Modulen

31 Forward LAr Kalorimeter (FCAL) 3,1 < |η| < 4,9 (wieder in EM End Cap Kühlungsregler integriert) Nahe dem WW-Punkt  starke Strahlung Daher hohe Dichte 9,5 X0, mit 3 Segmenten 1. Kupfer als EM-Kalorimeter Beide hinteren Teile aus Wolfram Mit Röhren in denen LAr als aktives Material FCAL: 3584 Kanäle insgesamt

32 Magnetsysteme Innen: Innen: Central Solenoid (CS)  2,0TCentral Solenoid (CS)  2,0T (gleicher Vakuumbehälter wie EM-Kalorimeter)(gleicher Vakuumbehälter wie EM-Kalorimeter) Außen: Außen: Air-core Barrel Toroid (BT)  3,9TAir-core Barrel Toroid (BT)  3,9T End Cap Toroid (ECT)  4,1TEnd Cap Toroid (ECT)  4,1T ECT um 22,5° gegen BT gedreht, um Bahnkrümmung in Überlappregionen zu optimieren ECT um 22,5° gegen BT gedreht, um Bahnkrümmung in Überlappregionen zu optimieren Jeweils 8 Spulen radial zum Strahlrohr Jeweils 8 Spulen radial zum Strahlrohr Jeder der 8 BT Spulen besitzt eigenes Kühlungssystem Jeder der 8 BT Spulen besitzt eigenes Kühlungssystem ECT besitzt 2 große Kühlungssysteme ECT besitzt 2 große Kühlungssysteme Helium  4,7°K (auch CS) Helium  4,7°K (auch CS)

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34 Myon Spektrometer (MS) 4 Bestandteile: 4 Bestandteile: Cathode Strip Chamber (CSCs) und Monitored Drift Tubes (MDTs) sind Präzisions-Spurkammern Cathode Strip Chamber (CSCs) und Monitored Drift Tubes (MDTs) sind Präzisions-Spurkammern Resistive Plate Chamber (RPCs) und Thin Gap Chamber (TGCs) sind Teil des Level 1 Trigger Systems Resistive Plate Chamber (RPCs) und Thin Gap Chamber (TGCs) sind Teil des Level 1 Trigger Systems

35 Präzisionsspurkammern (CSCs und MDTs) 3 zylindrische Lagen in der Mitte 3 zylindrische Lagen in der Mitte 4 Scheiben in den äußeren Bereichen 4 Scheiben in den äußeren Bereichen Jeweils 2 mehrfache Lagen von CSCs nahe dem WW-Punkt und 3 mehrfache Lagen von MDTs weiter außen Jeweils 2 mehrfache Lagen von CSCs nahe dem WW-Punkt und 3 mehrfache Lagen von MDTs weiter außen CSC: multi-wire Proportionalkammern mit Ortsauflösung von 50 μ m CSC: multi-wire Proportionalkammern mit Ortsauflösung von 50 μ m MDT: cm lange Aluminiumröhre MDT: cm lange Aluminiumröhre mit Durchmesser von 30mm Gefüllt mit Ar-CO 2 –Mischung, mit Einzelauflösung 80 μ m Gefüllt mit Ar-CO 2 –Mischung, mit Einzelauflösung 80 μ m Monitored  optische Überwachung der mech. Verformung Monitored  optische Überwachung der mech. Verformung

36 RPCs und TGCs Narrow gas gap Chambers aus zwei widerstandsfähige Platten (isoliert) Narrow gas gap Chambers aus zwei widerstandsfähige Platten (isoliert) Gefüllt mit C 2 H 2 F 6 und SF 6 Mischung Gefüllt mit C 2 H 2 F 6 und SF 6 Mischung 2 Lagen von Strips zur Auslese (rechtw.) 2 Lagen von Strips zur Auslese (rechtw.) Orts- / Zeitauflösung 1cm / 1ns Orts- / Zeitauflösung 1cm / 1ns Multi-wire Porportionalkammern mit kleinem Abstand zwischen Kathode – Anode Multi-wire Porportionalkammern mit kleinem Abstand zwischen Kathode – Anode CO 2 und n-C 5 H 12 Mischung CO 2 und n-C 5 H 12 Mischung Gute Zeitauflösung und zusammen mit RPCs Bildung von Triggerlevel 1 Gute Zeitauflösung und zusammen mit RPCs Bildung von Triggerlevel 1

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38 Level 1 Trigger Hardware Trigger Hardware Trigger LHC produziert 40 MHz * 23 events = 960 MHz LHC produziert 40 MHz * 23 events = 960 MHz Reduziert auf ca. 75 kHz Reduziert auf ca. 75 kHz Identifiziert Regions of Interest (RoI) Identifiziert Regions of Interest (RoI) Kein Tracking -> zu hoher Fluss Kein Tracking -> zu hoher Fluss Weiterleitung zu Level 2 Weiterleitung zu Level 2 RoI-Builder combiniert verschiedene Teildetektoren RoI-Builder combiniert verschiedene Teildetektoren

39 High Level Trigger System (HLT) Nach LVL 1 trotzdem noch 160Gbyte/s Nach LVL 1 trotzdem noch 160Gbyte/s Hochwertiges HLT nötig Hochwertiges HLT nötig Bestehend aus Level 2 und Eventfilter Bestehend aus Level 2 und Eventfilter Eventrate auf O(100)Hz reduzieren Eventrate auf O(100)Hz reduzieren ca. 1,5 Mbyte pro Event ca. 1,5 Mbyte pro Event Kapazität ca. einige hundert Mbyte/s Kapazität ca. einige hundert Mbyte/s

40 Level 2 Eingang 75 kHz Eingang 75 kHz Schnelle aber limitierte Präzisionsalgorithmen Schnelle aber limitierte Präzisionsalgorithmen Nutzt nur ca. 2% der Eventdaten (RoI) Nutzt nur ca. 2% der Eventdaten (RoI) Aber: restliche Eventdaten bleiben in Pipeline Aber: restliche Eventdaten bleiben in Pipeline Mittlere Rechenleistung nötig Mittlere Rechenleistung nötig ca. 10 ms pro Event ca. 10 ms pro Event Ausgang 1 kHz Ausgang 1 kHz

41 Event Filter Eingang 1 kHz Eingang 1 kHz Vollständige Eventdaten (keine RoI) Vollständige Eventdaten (keine RoI) Langsame aber genaue Präzisionsalgorithmen Langsame aber genaue Präzisionsalgorithmen Sehr hohe Rechenleistung Sehr hohe Rechenleistung Ausgang 100 Hz Ausgang 100 Hz ca. 1s Rechenzeit pro Event ca. 1s Rechenzeit pro Event Eventspeicherung auf Band Eventspeicherung auf Band

42 Riesige Unterschiede in Größenordnungen der WQS inklusiv  Rate 6 MHz inklusive W-Produktion  300 Hz StM Higgs (120 GeV)  Hz Unvoreingenommene und effiziente Algorithmen Event selection Strategie

43 Physikalische Trigger Objekte Elektron (|η|<2.5) Schauer in LAr passend zu Track mit hohem p T Photon (|η|<2.5) Schauer in LAr, Track Veto, Isolationskriterium Myon (|η|<2.4) P und Q aus Myonsystem passend zu Track aus Inner Detector, Isolationskriterium Tauon (|η|<2.5) Hadronischer Zerfall, ev. Track Jet (|η|<3.2) Kalorimeter+passende Tracks B-Jet (|η|<2.5) Zusätzlicher Stoßparameter oder secondary Vertex E T miss (|η|<4.9) Gesamte Kalorimeterdaten Σ E T (|η|<4.9) Gesamte Kal.-daten+ev.Myonsystem

44 Benennungsschema: NoXXi (2e15i) Benennungsschema: NoXXi (2e15i) (N: min. Anzahl der Objekte, o: Objekt, XX: Schwellwert, i: Isolationskriterium) Inclusive physics triggers (Basistriggersystem), Bsp.: 60 i, 2 20i für Zerfall des Higgs Inclusive physics triggers (Basistriggersystem), Bsp.: 60 i, 2 20i für Zerfall des Higgs Prescaled physics triggers Prescaled physics triggers Bsp.: 1Tau, 2 Tau (verschiedene Schranken, für Z  2xTau) für Z  2xTau) Exclusive physics triggers Exclusive physics triggers Bsp.: e20i+xE25 für W  ev Monitor and Calibration triggers Monitor and Calibration triggers Bsp.: e25  Stellt Triggereffiziens für e25 dar Trigger Menu

45 Abgelehnt!!!

46 muon Akzeptieren oder Verwerfen? Akzeptieren! Supersymmetrie

47 Abgelehnt!!!

48 énergie muon Accepter! boson Higgs Akzeptieren oder Verwerfen?

49 Fanartikel (www.atlas.ch) 3d-Viewer 3d-Viewer T-Shirts und Poster T-Shirts und Poster

50 Der CMS Detektor (Compact Muon Solenoid) (Compact Muon Solenoid)

51 Überblick 1. Motivation und Aufgabe 1. Motivation und Aufgabe 2. Aufbau 2. Aufbau 2.1 Spurkammer 2.1 Spurkammer 2.2 Kalorimeter 2.2 Kalorimeter 2.3 Das Magnetfeld 2.3 Das Magnetfeld 2.4 Myonenkammer 2.4 Myonenkammer 2.5 Trigger und DAQ 2.5 Trigger und DAQ

52 1.Der Detektor: Motivation und Aufgaben CMS ist „komplementärer“ Detektor zu Atlas CMS ist „komplementärer“ Detektor zu Atlas Unterschiedliche Designs garantieren bessere Untermauerung der Messdaten Unterschiedliche Designs garantieren bessere Untermauerung der Messdaten Hauptsächlich Nachweis von Myonen mit hohem transversalen Impuls, Elektronen und Photonen Hauptsächlich Nachweis von Myonen mit hohem transversalen Impuls, Elektronen und Photonen

53 2. Aufbau Wesentliche Elemente: zentraler Spurdetektor zentraler Spurdetektor hochwertiges elektromagnet. Kalorimeter hochwertiges elektromagnet. Kalorimeter hermitesches hadronisches Kalorimeter hermitesches hadronisches Kalorimeter hervorragender Myonendetektor hervorragender Myonendetektor

54 CMS - Längsschnitt

55 Querschnitt des CMS Detektors

56 2.1 Die Spurkammern Aufgaben: Spuridentifizierung Spuridentifizierung Impulsmessung Impulsmessung Vertexidentifizierung Vertexidentifizierung

57 Pixel Detektor 2 Schichten im Abstand (7 und 11) cm vom Strahl 2 Schichten im Abstand (7 und 11) cm vom Strahl An Enden (6 und 15) cm Pixelschichten aus modularen Detektoeinheiten An Enden (6 und 15) cm Pixelschichten aus modularen Detektoeinheiten Jedes Modul hat eine Sensorplatte mit Read Out Chips (ROC) Jedes Modul hat eine Sensorplatte mit Read Out Chips (ROC)

58 Pixel Detektor

59 Silikon Streifendetektor

60 z.B. Impulsmessung

61 2.2 Die Kalorimeter Wie immer elektromagnetisch und hadronisch Wie immer elektromagnetisch und hadronisch Elektronen, Photonen und Hadronen gestoppt und deren Energie gemessen Elektronen, Photonen und Hadronen gestoppt und deren Energie gemessen wichtig ist die Vermessung von em. und hadronischen Schauern wichtig ist die Vermessung von em. und hadronischen Schauern z.B. ein Higgsteilchen mit Masse ( )GeV zerfällt bevorzugt in 2 Photonen  EM-Schauer z.B. ein Higgsteilchen mit Masse ( )GeV zerfällt bevorzugt in 2 Photonen  EM-Schauer Desweiteren Pre-Showerdetektor und Forwardkalorimeter Desweiteren Pre-Showerdetektor und Forwardkalorimeter

62 2.3 Das Magnetfeld Wahl des Magnetfeldes ist wichtigster Aspekt: Wahl des Magnetfeldes ist wichtigster Aspekt: starkes zentrales Solenoid-Feld (4 T) (Vermessung der Teilchenspuren geladener Teilchen) starkes zentrales Solenoid-Feld (4 T) (Vermessung der Teilchenspuren geladener Teilchen) Rückflussjoch (zum weiteren Vermessen der Myonen) Rückflussjoch (zum weiteren Vermessen der Myonen)

63 CMS – „Baukasten“

64 Erzeugung des Magnetfeldes magnetischer Fluss wird durch 1,5m dickes Eisenjoch umgekehrt magnetischer Fluss wird durch 1,5m dickes Eisenjoch umgekehrt Joch ist unterteilt in Barrel- und Endcapregion Joch ist unterteilt in Barrel- und Endcapregion Barrel (in 5 Ringe aufgeteilt) ist 13,20m lang und wiegt 7000t Barrel (in 5 Ringe aufgeteilt) ist 13,20m lang und wiegt 7000t jeder Ring aus 3 Eisenschichten jeder Ring aus 3 Eisenschichten zentraler Barrelring ist der einzig stationäre zentraler Barrelring ist der einzig stationäre alle anderen und die Endcaps sind beweglich (um die Myonenstationen warten zu können) alle anderen und die Endcaps sind beweglich (um die Myonenstationen warten zu können) Endcaps wiegen jeweils 2300t Endcaps wiegen jeweils 2300t

65 Warum gerade so ein Magnetfeld? Wollen Impuls bestimmen  hohe Auflösung entweder durch große Krümmungskraft oder sehr hoher Präzision im Aufbau des Detektors Wollen Impuls bestimmen  hohe Auflösung entweder durch große Krümmungskraft oder sehr hoher Präzision im Aufbau des Detektors Für gleiche Krümmungskraft ist solenoide kleiner als toroidale Anordnung Für gleiche Krümmungskraft ist solenoide kleiner als toroidale Anordnung Wenn das Feld parallel zum Strahl, dann ist die Krümmung der Myonenspur in der zum Strahl senkrechten Ebene  hohe Auflösung des Vertex in transversaler Position Wenn das Feld parallel zum Strahl, dann ist die Krümmung der Myonenspur in der zum Strahl senkrechten Ebene  hohe Auflösung des Vertex in transversaler Position Starke Krümmung erlaubt Auszählen von Spuren, die vom Vertex kommen. Starke Krümmung erlaubt Auszählen von Spuren, die vom Vertex kommen.

66 Das Magnetfeld Die Spule ist in einem Vakuumtank untergebracht Die Spule ist in einem Vakuumtank untergebracht In der Spule selbst befinden sich der Tracker, das elektromagnet. und das hadronische Kalorimeter In der Spule selbst befinden sich der Tracker, das elektromagnet. und das hadronische Kalorimeter

67 Magnetfeld des CMS Detektors

68 Vermessung der Myonen Myonendetektoren liegen hinter Spule Myonendetektoren liegen hinter Spule 4 Myonenstationen liegen zwischen Eisenjochplatten 4 Myonenstationen liegen zwischen Eisenjochplatten Aufbau: konzentrischer Zylinder (um den Strahl) in der Mitte des Detektors und Scheiben senkrecht zum Strahl an den Enden des Detektors Aufbau: konzentrischer Zylinder (um den Strahl) in der Mitte des Detektors und Scheiben senkrecht zum Strahl an den Enden des Detektors Absorbermaterial so dick, dass nur Myonen (und Neutrinos) in den Bereich kommen Absorbermaterial so dick, dass nur Myonen (und Neutrinos) in den Bereich kommen Aber Probleme mit dem Untergrund (z.B. hadronische Schauer durch harte myonische Bremsstrahlung) Aber Probleme mit dem Untergrund (z.B. hadronische Schauer durch harte myonische Bremsstrahlung) Deshalb 4 Stationen, von denen mindestens zwei ansprechen müssen Deshalb 4 Stationen, von denen mindestens zwei ansprechen müssen

69 Drift Tubes dort wo Magnetfeld im Eisenjoch gefangen eingesetzt dort wo Magnetfeld im Eisenjoch gefangen eingesetzt jedes Rohr enthält einen Draht jedes Rohr enthält einen Draht Rohre in Schichten angeordnet Rohre in Schichten angeordnet nur Signale von Drähten wenn ionisierendes Teilchen durch Rohr  Elektronen fliegen zum positiven Potential nur Signale von Drähten wenn ionisierendes Teilchen durch Rohr  Elektronen fliegen zum positiven Potential sehr genaue Vermessung der Ebene senkrecht zum Draht sehr genaue Vermessung der Ebene senkrecht zum Draht

70 Cathode Strip Chambers werden in Endcapregion ver- wendet (Magnetfeld groß und inhomogen) werden in Endcapregion ver- wendet (Magnetfeld groß und inhomogen) CSC sind Vieldrahtproportionalitäts- kammern CSC sind Vieldrahtproportionalitäts- kammern jede Kathodenebene unterteilt in Streifen mit gekreuzten Drähten jede Kathodenebene unterteilt in Streifen mit gekreuzten Drähten Lawinenbildung  Ladung auf verschiedene Streifen Lawinenbildung  Ladung auf verschiedene Streifen sehr genaue Orts-und Zeitauflösung sehr genaue Orts-und Zeitauflösung sehr schneller Detektor besonders geeignet zum Triggern sehr schneller Detektor besonders geeignet zum Triggern

71 Resistive Parallel Plate Chambers schneller Gasdetektor schneller Gasdetektor Basis für Triggerprozeß Basis für Triggerprozeß sehr gute Raum- und Zeitauflösung sehr gute Raum- und Zeitauflösung 2 parallele Platten und Elektroden aus extrem widerstandsfähigem Plastikmaterial 2 parallele Platten und Elektroden aus extrem widerstandsfähigem Plastikmaterial EM-Feld im RPC ist gleichförmig EM-Feld im RPC ist gleichförmig Elektronen machen Sekundärionisation  detektierte Signal von allen Lawinen Elektronen machen Sekundärionisation  detektierte Signal von allen Lawinen wird in Barrel- und Endcapregion eingesetzt wird in Barrel- und Endcapregion eingesetzt

72 Trigger Geometrie (Myonkammer)

73 Das Trigger System

74 Das Trigger System Vergleich der Bunch Crossing Frequenz

75 Das 2 Stufen Trigger System von CMS

76 Level1 Trigger- Datenfluss HFHCALECAL RPCCSCDT Pattern Comparator Trigger Regional Calorimeter Trigger 4  4+4  4  (with MIP/ISO bits) MIP+ ISO bits e, J, E T, H T, E T miss Calorimeter Trigger Muon Trigger max. 100 kHz L1 Accept Global Trigger Global Muon Trigger Global Calorimeter Trigger Local DT Trigger Local CSC Trigger DT Track Finder CSC Track Finder 40 MHz pipeline, latency < 3.2  s

77 Trigger Strategie für Level1

78 LVL1  HLT Level-1 (~µs) 40 MHz High-Level ( ms-sec) 100 kHz Event Size ~ 10 6 Bytes Level-1 (~µs) 40 MHz High-Level ( ms-sec) 100 kHz Event Size ~ 10 6 Bytes 40 MHz Clock driven Custom processors 100 kHz Event driven PC network Totally software 100 Hz To mass storage two trigger levels two trigger levels

79 Trigger Geometrie (Kalorimeter)

80 Unterschiede Atlas CMS

81 Quellen „Atlas Technical Design Report“, (CERN ) „Atlas Technical Design Report“, (CERN ) Diplomarbeit, Tobias Raufer (Uni Freiburg, 03/2003) Diplomarbeit, Tobias Raufer (Uni Freiburg, 03/2003) Diplomarbeit, Ingo Reisinger (Uni Dortmund, 02/2006) Diplomarbeit, Ingo Reisinger (Uni Dortmund, 02/2006) „Ein Universum voller Teilchen“, Martin zur Nedden „Ein Universum voller Teilchen“, Martin zur Nedden „Atlas Experiment“, P. Jenni (Vortrag am DESY HH, 02/2006) „Atlas Experiment“, P. Jenni (Vortrag am DESY HH, 02/2006) „Die Higgs Suche“, Stefan Kasselmann (06/2001) „Die Higgs Suche“, Stefan Kasselmann (06/2001) „Detektoren in der Teilchenphysik“, „Detektoren in der Teilchenphysik“, Martin zur Nedden (07/2006)


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